JP3733545B2 - Pin type synchronizer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機用のピン型同期装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
すべての変速ギア比あるいはいくつかの変速ギア比のシフト時間を減少させるために同期機構が使用されていることは、多段速度比変速機において良く知られていることである。
また、車両オペレータに要求されるシフト効果、即ち、シフトレバーに適用される力は、自動補力型(self-energizing type)の同期機構を使用することによって減少されることも良く知られている。
一般に、オペレータのシフト効果は車両サイズと共に増加するので、自動補力型の同期機構は、特に、重量トラックにとって重要である。
同期装置の先行技術例は、米国特許第5078244号、米国特許第5092439号及び米国特許第5339936号に示されており、これらは本発明に参照される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ジョーメンバー用の改良された軸方向のリテーナを備えたピン型同期装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、米国特許第5092439号で説明され、また請求項1に先行技術として記載されているようなピン型同期装置は、摩擦的に同期させるために選択的に操作され、軸の軸線に相対的に回転するように装着された第1及び第2ドライブの一方にかみ合い連結されるようなピン型同期装置を含む。
同期装置は、第1及び第2のドライブの各々に対応させて取付けられ、またこれらのドライブ間に位置され軸方向に可動な第3及び第4のジョーメンバーにそれぞれ係合可能な第1及び第2のジョーメンバーを有している。
第3及び第4のジョーメンバーは、軸に形成された外側スプラインに非相対的に回転するようにスライド可能に噛み合う内部スプラインを有している。
第1及び第2のコーン摩擦リングは、第1及び第2ドライブの各々と一緒に回転するように取付けられている。
第3及び第4コーン摩擦リングは軸と同中心であり、ドライブを軸に同期させるように同期トルクを与えるために、第1及び第2摩擦リングの各々に摩擦係合するためにドライブ間で軸方向に可動である。
放射方向に伸びるフランジは、第3及び第4ジョーメンバー間で、かつ、第3及び第4摩擦リング間に位置する軸方向で反対側に面する側面を有しており、フランジに適用される両軸方向のシフト力(F0 )に対応させてジョーメンバー及びリングを軸方向に移動させる。
ブロッカ手段は、同期に先立って、ジョーメンバーの係合を阻止するように係合される時に操作される。ブロッカ手段は、第3及び第4摩擦リング間で、かつ、フランジ内の第1セットの開口内に軸方向に延びるように固定され、周方向に間隔をあけて配置された複数のピンを有している。
各々のピンは、協同する開口に形成されたブロッカショルダに係合可能なブロッカショルダを有している。
第1手段は、第3及び第4ジョーメンバーに関して軸方向の動きに対抗するようにフランジに固定される。
【0005】
本発明の特徴とする改良点は、周方向に間隔をあけて配置された、複数のリテーナを含む第1手段を構成することである。
各々のリテーナは、第3及び第4ジョーメンバーの放射方向外側部分に配置される軸方向に延びる部分、及び第3及び第4ジョーメンバーの軸方向で反対に面する部分を抱き込む、軸方向に離して配置され放射方向内側に延びる部分を有する。
各々の軸方向に延びる部分は、リテーナの放射方向外方への移動を制限するために、第3及び第4摩擦リングの放射方向内側部分に接してスライドするように配置された、軸方向に離れて配置され放射方向外側に面する部分を有している。
【0006】
【発明の実施の形態】
ここで使用されている“クラッチ同期機構”という用語は、かみ合いクラッチ手段により軸に選択比ギヤを非回転可能に連結するために使用されるクラッチ機構、つまり、かみ合いクラッチ部材が、かみ合いクラッチと協同する同期摩擦クラッチによって実質的に同期回転になるまで意図するかみ合いクラッチの係合を阻止するクラッチ機構を意味している。
“自動補力(self-energizing) ”とは、摩擦クラッチの同期トルクに比例して同期クラッチの係合力を増加させる、ランプ、カムまたは同等のものを有する、クラッチ同期機構を意味している。
【0007】
図面を参照すると、ギア及び軸線12aに関して変速機に回転可能に装着される軸12を有する同期組立体10、軸方向に離して配置したドライブまたはギア14、16、及び複動同期装置22が示されている。
軸12は、ギアを回転可能に支持する円筒状表面12b、12c、及び円筒状表面の直径より大きい直径の外周面を有する環状部材12dを有している。
環状部材は、軸方向で反対に面する肩部12e、12fを経てギアを分離する軸方向長さを有しており、該肩部は、ギアが互いに軸方向に近づくように移動することを制限している。ギアの軸方向の互いに離れる方向の移動は、従来周知の方法で制限されている。環状部材は軸にリングを固着することにより形成するか、或は図示されるように、軸と一体に形成される。
環状部材の外周面には、外側スプライン12g、環状部材の軸方向長さと等しい軸方向長さを有する3個の溝18、及び、以下に説明される、自動補力ランプ20a、20b、20c、20dが形成されている。
溝はいくつかの隣接するスプライン12gを取り除いて、簡単な機械加工により自動補力ランプを形成している。
【0008】
同期機構22は、ギア14、16に一体に形成された摩擦リング26、28及びジョーメンバー30、32、環状部材12dの外周面に形成された外側スプラインにスライド可能に噛み合う内側スプライン38、40を有するジョーメンバー34、36、ジョーメンバー34、36の軸方向に対向する表面34a、36aの間に挟み込まれ軸方向で反対に面する側面42a、42bを有する放射方向に延びるシフトフランジ42、軸方向移動に対抗するようにフランジとジョーメンバーを固定する3個の軸方向に延びるリテーナ44、3個の周方向に離れて配置され、摩擦部材の各々からフランジの開口42cを通って軸方向に延びているピン50により互いに固定された環状摩擦リング46、48、及び3個のプリエナージャイザアセンブリ(pre-energizer assemblies)52から構成されている。アセンブリ52は図3のみに示されている。
【0009】
摩擦リングはコーン摩擦面26a、46a及び28a、48aを有しており、ジョーメンバーの係合に先立って軸に対してギアを摩擦的に同期させるように係合する。リング46、48は、3個の周方向に離され、軸方向に開口し、周方向に細長い溝46b、48b、6個の周方向に離され、放射方向内側に開口し、摩擦リング46、48を通って軸方向に延びる溝46c、48cを有している。余分の溝46c、48cは摩擦リング46、48の交換可能性を容易にする。
更に、以下に説明するように、溝46b、48bは、プリエナージャイザアセンブリの端部を受け入れ、溝46c、48cはリテーナ44を受け入れている。コーン角度の広い範囲が使用され、ここでは、7.5度のコーン角度が用いられている。
摩擦面46a、48a及び/または26a、28aは、ベース部材に取付けられた公知の摩擦部材で、ここでは、米国特許第4700823号、米国特許4844218号及び米国特許第4778548号に説明されているような、熱分解性のカーボン摩擦部材(pyrolytic carbon friction materials) が用いられている。これらの特許は本発明に参照される。
【0010】
ピン50は、フランジ開口42cより少し大きい直径の大径部50a、摩擦リング46、48間に配置される縮径部または溝部50b(ここでは中間部)、及びピン軸に垂直な平面に対してある角度で、ピン軸から放射方向外側に延びるように、かつ、互いに軸方向に離れるような、円錐形のブロッカショルダ(conical blocker shoulders) または面50c、50dを有している。
溝部は、対応するフランジの開口内に配置される時、フランジの開口42cに形成された面取りされたブロッカショルダとピンのブロッカショルダを効果的に係合させるように、固定された摩擦リングとピンアセンブリとの制限された回転を許容している。ピンは、従来周知の方法で摩擦リング46、48に固定されている。
【0011】
プリエナージャイザアセンブリ52は、前述の米国特許第5339936号に詳細に示され説明されているように、分離したピン型である。各々のプリエナージャイザアセンブリは、開口42cの間に交互に間隔をあけて設けられている開口42dを通して摩擦リング46、48の間で軸方向に延びている。
図3に示すように、各々のプリエナージャイザアセンブリは、2つの同一のシェル54と、該シェルの間に挟まれて該シェルを離れる方向に付勢する少なくとも2つの同一のリーフスプリング56と、リーフスプリングの端部56a全体を伸縮自在にはめ込む2つのリテーナ58と、各々の摩擦リング46、48の長円形の溝46b、48b内に配置される長円形のカップ状部材60を有している。
長円形のカップ状部材60及び溝46b、48bは、摩擦リングの周方向に延びており、シェル54の対向する端部54aの滑動を許容するように摩擦リングの放射方向に十分な径を有している。
各々の対のシェル54は、面取りされた端面54cを有する半環溝54b及び端部54aが共に押圧される時、協同する開口42dの直径よりも小さい大径を有している。
端部54aは摩擦リング46、48に対して反作用し、面取り部54cは、フランジ42の初期の係合移動に対応してフランジ42内の開口42dの面取り部に対して反作用する。
カップ状部材60は、摩擦リング46、48と端部54aとの間を耐摩耗性材料を提供するようにしっかりと連結する。例えば、カップ状部材は、鋼から作られ、また摩擦リングはアルミニュウムまたは比較的柔らかい材料から作られる。
【0012】
前述したように、ジョーメンバー34、36は、軸に取付けられた外側スプライン12dにスライド可能に噛み合う内側スプライン38、40を有している。外側スプラインは軸の軸線に平行に延びるフランク面を有しており、ジョーメンバーのスプラインと軸のフランク面との噛み合いによって互いの回転を阻止している。
【0013】
更に、フランジ42は、反対面から軸方向に延びるスチフナリング42e、42f、及び、軸の環状部材12dの外周面の溝18内に放射方向内側に突出するように自動補力歯62を有している。各々の歯62は、対応する自動補力ランプ面20a、20b、20c、20dと協同し或は反作用する自動補力面62a、62b、62c、62dを有している。
各々のスチフナリングは、ジョーメンバー34、36の環状の放射方向外側の面34c、36cを受け入れる放射方向内側の面42hを有している。
スチフナリングは、製作中或は使用中において、フランジ42の軸方向歪みを減少させる。
ランプ面は、ジョーメンバー34、36及び軸12に関してフランジの制限された回転を許し、フランジ42に適用されるシフト力によって最初に係合されるコーンクラッチの係合力を増加させ、コーンクラッチにより供給される同期トルクを増加させて、付加的な軸方向の自動補力フォース(self-energizing force) を供給するように、コーンクラッチと軸との間の同期トルクに反作用する。
ランプ面は、一方のまたは両方のギアに同期力を増加させるように、及び/または、アプシフト及びダウンシフトに遭遇するように、どちらの方向でもトルクに対応させて同期力を増加させるようにする。
【0014】
リテーナ44の各々は、ジョーメンバー34、36の放射方向外側の部分34b、36bに配置される軸方向に延びる部分44a、及びジョーメンバー34、36の軸方向の反対側の面34c’、36c’を抱き込む、軸方向に離されて配置され放射方向内側に延びる部分44bを有している。
リテーナは、制限された相対回転を許容するようにフランジ42の開口42eを通って緩く延びている。各々の軸方向に延びた部分は、摩擦リングの溝46c、48cに受け入れられる、軸方向に離れて配置され放射方向外側に面する部分44cを有しており、溝の放射方向内側に面する部分に接してスライドする。
部分44cは、溝の内側に面する部分でスライドして、そこにとどまるように十分に長い。
図2に示すように、ギア14、16は、ジョーメンバーが係合される時リテーナの端部を受け入れるために、軸方向に延びる溝14a、16aを有している。
溝46c、48cの放射方向に延びる側部はリテーナを周方向に間隔を置いて保持する。
軸12に取付けられたランプ面20a、20bは、フランジの歯62の対向するランプ面62a、62bに反作用し、どちらの方向でもトルクに対応させてギア16の同期割合及び/またはシフト量を増加させ、またはアシストするように付加的な軸方向の力を生ずる。ランプ面20c、20dは、ランプ面62c、62dの各々に反作用し、どちらの方向でも同期トルクに対応させて、ギア14に付加的な軸方向の力を与える。
ランプ面の角度は、アップシフト及びダウンシフト、高速比及び低速比で付加的な軸方向力を変化させる。
また、もし1つのギア或はそれ以上のギアに対して一方向に付加的な軸方向力がなければ、ランプ面は軸の軸線に平行となり、即ち、効果的なランプ面は提供されない。
以下に説明されるように、付加的な軸方向力の大きさ或は量は、摩擦クラッチと自動補力ランプの平均半径比の関数である。したがって、シフトフォークによってシフトフランジ42に適用されるシフト力を与えるために加えられる力の大きさは、ランプ角度及び/または平均半径比を変化させることによって変えられる。
【0015】
フランジ42が図1の中立位置にある時は、ピン50の縮径部50bは、協同するフランジの開口42cと共に放射方向に整列されており、コーンクラッチの摩擦面はわずかに離されて配置され、スプリング56の力でフランジの開口42dに作用する、プレエナージャイザー52の面取りされた或は角度をつけられた面54cに関してその間隔で維持されている。
プレエナージャイザーの面により生ずる軸方向の力は、コーンクラッチの表面の間でオイルの粘性剪断のために自動補力ランプによるフランジ上のいかなる付加的な軸方向力にも十分に反作用する。
軸に対してどちらかのギアを連結しようとする時は、米国特許第4920815号に示されているような良く知られた方法で、適当な図示しないシフト機構がフランジ42の外周に連結され、ギア14に連結させるために左に、或はギア16に連結させるために右に、軸12上の軸線に沿って軸方向にフランジを移動させる。
シフト機構は、リンク機構を介してオペレータにより手動的に動かされるか、アクチュエータによって選択的に動かされるか、或は、シフト機構を自動的に始動させ、シフト機構によって適用される力の大きさを制御する手段によって動かされる。
シフト機構が手動的に動かされる時は、オペレータによりシフトレバーに適用される力に比例する。手動的に或は自動的にかかわらず、力はフランジ42に対して軸方向に適用され、図8において矢印F0 の長さで示される。
【0016】
オペレータのシフト力F0 によるフランジの軸方向右側への移動は、コーン面48aとコーン面28aとを摩擦係合させるために、プレエナージャイザー面54cによってピン50に伝達される。
コーン面の初期の係合力は、スプリング56の力及びプレエナージャイザー面の角度が機能する。
初期の摩擦係合(非同期状態が存在し、一瞬、自動補力ランプの効果を無能にする)は、フランジ42と係合した摩擦リングとの間の制限された相対回転を保証する、初期のコーンクラッチ係合力と同期トルクT0 を生ずるので、フランジの開口42cの側面に対するピンの縮径部分50bの移動は、ピンブロッカショルダ50dと開口42cに配置されたブロッカショルダとを係合させる。
ブロッカショルダが係合される時、フランジ42上のオペレータの全シフト力F0 は、ブロッカショルダを経由して摩擦リング48に伝達されるので、コーンクラッチは、オペレータのシフト力F0 の全力で合成されたオペレータの同期トルクT0 を生ずるように係合される。
このオペレータの同期トルクT0 は、図8において矢印T0 で表される。
ブロッカショルダは、オペレータのシフト力F0 の軸方向に関して角度を有しているので、コーンクラッチからの同期トルクに対抗するが、非同期状態ではより少ない大きさの反対の力またはアンブロッキングトルクを生ずる。
図2に示すように、実質的な同期に到達すると、同期トルクはアンブロッキングトルク以下に低下するので、ブロッカショルダは、ピンを開口42cと同心に移動させ、引き続きフランジを軸方向に移動させ、また、ジョーメンバー36の内側スプライン/ジョー40とジョーメンバー32の外側スプライン/ジョーとを係合させる。スプライン/ジョーは、米国特許第3265173号及び米国特許第4246993号に示されるように形成されている。これらの特許はここに参照される。
【0017】
自動補力ランプの効果を無視したとしても、力F0 によって生ずるコーンクラッチトルクは式(1)により表される。
T0 −F0 RC μC /sinα・・・(1)
ここで、
RC =コーン摩擦面の平均半径
μC =コーン摩擦面の摩擦係数
α =コーン摩擦面の摩擦角度
【0018】
特に、図6及び図7を参照して、自動補力ランプの作用についてみると、オペレータが軸方向のシフト力F0 を適用することによる同期トルクT0 は、ピン50によってフランジ42に伝達され、自動補力ランプ面を横切るように軸12に反作用する。
係合される時、自動補力ランプ面は、軸12及びジョーメンバー34、36に関するフランジの回転を制限し、軸方向力成分または付加的力Fa を、シフト力F0 と同じ方向にフランジに作用させ、これらの力の合計、即ち全力Ft によって、更に、トルクT0 に加えて付加的同期トルクTa の合計の全トルクTt がコーンクラッチの係合力として増加される。
図6は、シフトフランジ42が図1の位置に対応する中立位置にある時の自動補力ランプ面の位置を示している。
図7は、ギア16がコーン面28a、48aの係合によって同期されている時のランプ及びスプラインの位置を示している。
係合されたコーン面は、フランジのランプ面62aと軸のランプ面20aとを効果的に係合させる方向に同期トルクを生じている。
それ故に、図8に示すように、コーンクラッチを係合させるための軸方向の力の合計は、F0 にFa を加えたものとなり、コーンクラッチによって生ずる同期トルクの合計は、T0 にTa を加えたものとなる。
オペレータによりシフト力F0 及び同期トルクT0 が与えられると、軸方向の付加的力の大きさは、係合される自動補力ランプ面の角度の関数となる。
この角度は、同期トルクを有効に増加させ、また、オペレータによる最適なシフトに対応させて同期時間を減少させるために、十分な大きさの付加的力Fa を生ずるためには十分である。
しかしながら、この角度は、制御された軸方向付加力Fa 、即ち、力F0 の増減に対応して増減する力Fa を生ずるためには低すぎる。
もしランプ角度が大き過ぎると、ランプは、セルフエナージャイジングよりはむしろセルフロッキングする。それゆえ、一旦、コーンクラッチの初期係合が生ずると、力F0 とは無関係に力Fa が急速に制御不可能に増加され、制御されないロックアップに向けてコーンクラッチを駆動する。
自動補力よりはむしろセルフロッキングがシフト量またはシフト感を減少させ、同期装置の構成部材にオーバーストレスを与え、オーバーヒートの原因となり、コーンクラッチ表面の急速な摩耗、また、オペレータによるシフトレバーの移動を無効にさえする。
【0019】
自動補力ランプ角度を計算するための主な変数及び方程式は、前述の米国特許第5092439号に示されている。
【0020】
本発明は、ピン型の同期装置の形態として説明されてきた。添付された請求の範囲は、開示された同期装置の発明部分を含んでおり、変更や修正は本発明の精神の範囲内に含まれることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の複動同期機構の中立位置を示す断面図である。
【図2】図2は、右方向で係合された図1の同期装置を示す図である。
【図3】図3は、図1の同期機構の部品の詳細な分解図である。
【図4】図4は、図1における軸部の詳細図である。
【図5】図5は、図4の5−5線断面矢視図である。
【図6】図6は、シフトフランジが中立位置にある時の図4の6−6線に沿った矢視図である。
【図7】図7は、図4の6−6線に沿った矢視図であり、図3に示す自動補力ランプが噛み合わされている図である。
【図8】図8は、同期装置のシフトフランジに作用する軸方向力とトルクを図示的に表している。
【符号の説明】
12 シャフト
14、16 第1及び第2ドライブ
22 ピン型同期装置
26、28 第1及び第2コーン摩擦リング
30、32 第1及び第2ジョーメンバー
34、36 第3及び第4ジョーメンバー
42 フランジ
44 リテーナ
46、48 第3及び第4コーン摩擦リング
50 ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a pin type synchronization device for a transmission.
[0002]
[Prior art]
It is well known in multi-speed ratio transmissions that a synchronization mechanism is used to reduce the shift time of all transmission gear ratios or several transmission gear ratios.
It is also well known that the shift effect required by the vehicle operator, i.e. the force applied to the shift lever, is reduced by using a self-energizing type synchronization mechanism. .
In general, the self-compensating synchronization mechanism is particularly important for heavy trucks because the operator's shifting effect increases with vehicle size.
Prior art examples of synchronizers are shown in US Pat. No. 5,078,244, US Pat. No. 5,092,439, and US Pat. No. 5,339,936, which are referenced in the present invention.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a pin-type synchronizer with an improved axial retainer for jaw members.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In accordance with the present invention, a pin-type synchronizer as described in US Pat. No. 5,092,439 and described as prior art in claim 1 is selectively operated to frictionally synchronize and A pin-type synchronizer is included that meshes with and is coupled to one of the first and second drives mounted for rotation relative to the axis.
The synchronizer is mounted in correspondence with each of the first and second drives, and the first and second jaw members positioned between the drives and movable in the axial direction are respectively engageable with the first and second jaw members. It has a second jaw member.
The third and fourth jaw members have internal splines that slidably mesh with each other so as to rotate relative to an outer spline formed on the shaft.
First and second cone friction rings are mounted for rotation with each of the first and second drives.
The third and fourth cone friction rings are concentric with the shaft and between the drives to frictionally engage each of the first and second friction rings to provide a synchronous torque to synchronize the drive with the shaft. It is movable in the axial direction.
The radially extending flange has an axially opposite side surface located between the third and fourth jaw members and between the third and fourth friction rings and is applied to the flange The jaw member and the ring are moved in the axial direction in accordance with the shift force (F 0 ) in both axial directions.
The blocker means is operated when engaged to prevent engagement of the jaw members prior to synchronization. The blocker means has a plurality of pins fixed axially extending between the third and fourth friction rings and in the first set of openings in the flange and spaced circumferentially. is doing.
Each pin has a blocker shoulder engageable with a blocker shoulder formed in a cooperating opening.
The first means is secured to the flange to oppose axial movement with respect to the third and fourth jaw members.
[0005]
The improvement which characterizes the present invention is to constitute first means including a plurality of retainers arranged at intervals in the circumferential direction.
Each retainer includes an axially extending portion disposed in a radially outer portion of the third and fourth jaw members and an axially opposite portion that faces oppositely in the axial direction of the third and fourth jaw members. And a portion extending inward in the radial direction.
Each axially extending portion is axially arranged to slide against the radially inner portions of the third and fourth friction rings to limit the radially outward movement of the retainer. It has a portion that is spaced apart and faces radially outward.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As used herein, the term “clutch synchronization mechanism” refers to the clutch mechanism used to non-rotatably connect the selection gear to the shaft by the engagement clutch means, ie, the engagement clutch member cooperates with the engagement clutch. This means a clutch mechanism that prevents the engagement of the intended meshing clutch until it is substantially synchronously rotated by the synchronous friction clutch.
“Self-energizing” means a clutch synchronization mechanism having a ramp, cam or the like that increases the engagement force of the synchronization clutch in proportion to the synchronization torque of the friction clutch.
[0007]
Referring to the drawings, a synchronous assembly 10 having a
The
The annular member has an axial length that separates the gears via
The outer circumferential surface of the annular member has an outer spline 12g, three grooves 18 having an axial length equal to the axial length of the annular member, and
The groove removes several adjacent splines 12g to form an auto-compensation ramp by simple machining.
[0008]
The synchronization mechanism 22 includes
[0009]
The friction ring has
Further, as described below, the
Friction surfaces 46a, 48a and / or 26a, 28a are known friction members attached to a base member, as described in U.S. Pat. No. 4,700,833, U.S. Pat. No. 4,844,218 and U.S. Pat. No. 4,778,548. Pyrolytic carbon friction materials are used. These patents are referenced to the present invention.
[0010]
The
When the grooves are disposed within the corresponding flange openings, the fixed friction rings and pins are adapted to effectively engage the chamfered blocker shoulder formed in the
[0011]
The pre-energizer assembly 52 is a separate pin type, as shown and described in detail in the aforementioned US Pat. No. 5,339,936. Each pre-energizer assembly extends axially between the friction rings 46, 48 through
As shown in FIG. 3, each pre-energizer assembly includes two identical shells 54 and at least two identical leaf springs 56 sandwiched between the shells and biasing away from the shells; There are two
The oval cup-shaped member 60 and the
Each pair of shells 54 has a larger diameter that is smaller than the diameter of the cooperating
The
The cup-like member 60 provides a firm connection between the friction rings 46, 48 and the
[0012]
As described above, the jaw members 34, 36 have the
[0013]
Further, the flange 42 has stiffener rings 42e and 42f extending in the axial direction from the opposite surface, and automatic reinforcing
Each stiffener ring has a radially
The stiffener ring reduces axial distortion of the flange 42 during manufacture or use.
The ramp surface allows limited rotation of the flange relative to the jaw members 34, 36 and the
The ramp surface increases the synchronization force in response to torque in either direction so as to increase the synchronization force on one or both gears and / or encounter upshifts and downshifts. .
[0014]
Each of the
The retainer extends loosely through the
The
As shown in FIG. 2, the
The side portions of the
The ramp surfaces 20a, 20b attached to the
The angle of the ramp surface changes the additional axial force with upshift and downshift, high speed ratio and low speed ratio.
Also, if there is no additional axial force in one direction for one gear or more gears, the ramp surface will be parallel to the axis of the shaft, i.e. no effective ramp surface will be provided.
As explained below, the magnitude or amount of additional axial force is a function of the average radius ratio of the friction clutch and the self-complementing ramp. Accordingly, the magnitude of the force applied by the shift fork to provide the shifting force applied to the shift flange 42 can be varied by changing the ramp angle and / or the average radius ratio.
[0015]
When the flange 42 is in the neutral position of FIG. 1, the reduced
The axial force generated by the surface of the pre-energizer sufficiently reacts to any additional axial force on the flange due to the self-compensating ramp due to the viscous shear of oil between the surfaces of the cone clutch.
When attempting to connect either gear to the shaft, a suitable shift mechanism (not shown) is connected to the outer periphery of the flange 42 in a well-known manner as shown in U.S. Pat. No. 4,920,815, The flange is moved axially along the axis on the
The shift mechanism can be moved manually by an operator via a linkage mechanism, selectively moved by an actuator, or can automatically start the shift mechanism to reduce the amount of force applied by the shift mechanism. Moved by the means to control.
When the shift mechanism is manually moved, it is proportional to the force applied to the shift lever by the operator. Force, whether manually or automatically, is applied axially to the flange 42 and is shown in FIG. 8 by the length of arrow F 0 .
[0016]
The movement of the flange to the right in the axial direction by the shift force F 0 of the operator is transmitted to the
As the initial engagement force of the cone surface, the force of the spring 56 and the angle of the pre-energizer surface function.
Initial frictional engagement (asynchronous condition exists and momentarily disables the effect of the self-complementing ramp) ensures limited relative rotation between the flange 42 and the friction ring engaged. Since the cone clutch engaging force and the synchronous torque T 0 are generated, the movement of the pin diameter-reduced
When the blocker shoulder is engaged, the operator's total shift force F 0 on the flange 42 is transmitted to the friction ring 48 via the blocker shoulder, so that the cone clutch is at the full force of the operator's shift force F 0 . Engaged to produce a combined operator synchronization torque T 0 .
The operator's synchronization torque T 0 is represented by an arrow T 0 in FIG.
Since the blocker shoulder is angled with respect to the axial direction of the operator's shift force F 0 , it opposes the synchronous torque from the cone clutch, but produces an opposite or unblocking torque of less magnitude in the asynchronous state. .
As shown in FIG. 2, when substantial synchronization is reached, the synchronization torque drops below the unblocking torque, so the blocker shoulder moves the pin concentrically with the
[0017]
Even if the effect of the automatic assist lamp is ignored, the cone clutch torque generated by the force F 0 is expressed by equation (1).
T 0 −F 0 R C μ C / sin α (1)
here,
R C = cone friction surface average radius μ C = cone friction surface friction coefficient α = cone friction surface friction angle
In particular, referring to FIGS. 6 and 7, regarding the operation of the automatic assist lamp, the synchronous torque T 0 generated by the operator applying the axial shift force F 0 is transmitted to the flange 42 by the
When engaged, the self-compensating ramp surface limits the rotation of the flange relative to the
FIG. 6 shows the position of the auto assist ramp surface when the shift flange 42 is in the neutral position corresponding to the position of FIG.
FIG. 7 shows the position of the ramps and splines when the
The engaged cone surface generates a synchronous torque in a direction in which the flange ramp surface 62a and the
Therefore, as shown in FIG. 8, the total axial force for engaging the cone clutch is F 0 plus F a, and the total synchronous torque generated by the cone clutch is T 0 . T a is added.
When the shift force F 0 and the synchronization torque T 0 are given by the operator, the magnitude of the additional axial force is a function of the angle of the self-complementing ramp surface to be engaged.
This angle is sufficient to produce a sufficiently large additional force Fa to effectively increase the synchronization torque and reduce the synchronization time in response to an optimal shift by the operator.
However, this angle is too low to produce a controlled axial additional force F a , that is, a force F a that increases or decreases in response to an increase or decrease in force F 0 .
If the ramp angle is too large, the ramp will self-lock rather than self-energizing. Therefore, once the initial engagement of the cone clutch occurs, regardless of the force F a and the force F 0 is increased rapidly uncontrollably, driving the cone clutch toward lockup uncontrolled.
Self-locking rather than auto-compensation reduces the shift amount or feeling of shift, overstresses the components of the synchronizer, causes overheating, rapid wear on the cone clutch surface, and shift lever movement by the operator Even disable it.
[0019]
The main variables and equations for calculating the auto assist ramp angle are shown in the aforementioned US Pat. No. 5,092,439.
[0020]
The present invention has been described in the form of a pin-type synchronizer. The scope of the appended claims includes the inventive portion of the disclosed synchronizer, and changes and modifications are intended to be included within the spirit of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a neutral position of a double-action synchronization mechanism of the present invention.
2 shows the synchronization device of FIG. 1 engaged in the right direction.
3 is a detailed exploded view of parts of the synchronization mechanism of FIG. 1;
FIG. 4 is a detailed view of a shaft portion in FIG. 1;
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 in FIG. 4;
6 is an arrow view taken along line 6-6 in FIG. 4 when the shift flange is in a neutral position.
7 is an arrow view taken along line 6-6 in FIG. 4, and is a diagram in which the automatic assist lamp shown in FIG. 3 is engaged.
FIG. 8 graphically represents the axial force and torque acting on the shift flange of the synchronizer.
[Explanation of symbols]
12
Claims (5)
第1及び第2ドライブ(14、16) の各々に取付けられ、かつ、ドライブ間に配置され、軸(12)に取付けられた外側スプライン(12g) に非相対的に回転するようにスライド可能に噛み合わされている内側スプライン(38、40) を有する、軸方向に可動の第3及び第4のジョーメンバー(34、36) の各々と係合可能な第1及び第2ジョーメンバー(30、32) ;
第1及び第2ドライブの各々と一緒に回転するように固定された第1及び第2コーン摩擦リング(26、28) 、及びドライブと軸とを同期させるために同期トルクを生ずるように第1及び第2摩擦リングとそれぞれ摩擦係合する、軸と同中心でドライブ間で軸方向に可動の第3及び第4のコーン摩擦リング(46、48) ;
第3及び第4ジョーメンバー(34、36) の間で、かつ、第3及び第4摩擦リング(46、48) の間に配置され、フランジに適用される両軸方向のシフト力(F0)に対応してジョーメンバー及びリングを軸方向に移動させる、軸方向で反対に面する側面(42a、42b) を有する放射方向に延在するフランジ(42);
同期させる前に、ジョーメンバー(30、38及び32、40)の係合を阻止するように係合される時に操作されるブロッカ手段(50c、50d) であって、該ブロッカ手段は、周方向に離して配置され、第3及び第4摩擦リング(46、48) 間で軸方向に延在するように固定され、かつ、フランジの第1セットの開口(42c) 内に配置される複数のピン(50)を有しており、各々のピンは、協同する開口(42c) に形成されたブロッカショルダと係合可能なブロッカショルダ(50c、50d) を有しており;
第3及び第4ジョーメンバーに関連する軸方向の動きに対抗するようにフランジに固定される第1手段(44);
を備えているピン型同期装置において、
第1手段は周方向に離して配置された複数のリテーナ(44)を有しており、各々のリテーナは、第3及び第4ジョーメンバーの放射方向の外側部分(34b、36b) に配置される軸方向に延びる部分(44a) 、第3及び第4ジョーメンバー(34、36) の軸方向で反対に面する部分を抱き込む、軸方向に離して配置され放射方向内側に延びる部分(44b) 、及び、各々の軸方向に延びる部分は、リテーナの放射方向外側への移動を制限するために、第3及び第4摩擦リング(46、48) の放射方向の内側部分(46c、48c) に接してスライドするように配置された、軸方向に離して配置され、放射方向外側に面する部分(44c) を有していることを特徴とするピン型同期装置。Selectively operated to frictionally synchronize and mesh with one of the first and second drives (14, 16) mounted for rotation relative to the axis (12a) of the shaft (12). A pin type synchronization device (22),
Attached to each of the first and second drives (14, 16) and slidable to rotate relative to an outer spline (12g) located between the drives and attached to the shaft (12) First and second jaw members (30, 32) engageable with each of axially movable third and fourth jaw members (34, 36) having inwardly engaged inner splines (38, 40). );
First and second cone friction rings (26, 28) fixed to rotate with each of the first and second drives, and a first to produce a synchronous torque to synchronize the drive and shaft. And third and fourth cone friction rings (46, 48) that are frictionally engaged with the second friction ring, respectively, and are axially movable between the drives at the same center as the shaft;
A biaxial shift force (F 0 ) disposed between the third and fourth jaw members (34, 36) and between the third and fourth friction rings (46, 48) and applied to the flange. ) Radially extending flanges (42) having axially opposite sides (42a, 42b) for axially moving the jaw members and rings in response to
Blocker means (50c, 50d) operated when engaged to prevent engagement of jaw members (30, 38 and 32, 40) prior to synchronization, the blocker means being circumferential Are spaced apart from each other, fixed axially extending between the third and fourth friction rings (46, 48), and disposed within the first set of openings (42c) in the flange. Each pin has a blocker shoulder (50c, 50d) engageable with a blocker shoulder formed in a cooperating opening (42c);
First means (44) secured to the flange to oppose axial movement associated with the third and fourth jaw members;
In the pin-type synchronizer provided with
The first means has a plurality of retainers (44) spaced circumferentially, each retainer being disposed on the radially outer portion (34b, 36b) of the third and fourth jaw members. An axially extending portion (44a), and a portion (44b) that is spaced apart in the axial direction and extends radially inward, embedding the oppositely facing portions of the third and fourth jaw members (34, 36). ) And the axially extending portions of each of the radially inner portions (46c, 48c) of the third and fourth friction rings (46, 48) to limit the radially outward movement of the retainer. A pin type synchronizer comprising a portion (44c) arranged so as to be in contact with and slidable in an axial direction and facing radially outward.
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